Geburtsort: Pressenstraße

Schnellläufer-Pressen laufen zur Höchstform auf, wenn Flachteile wie Elektromotorenbleche, Kupplungslamellen, Kettenlaschen, Ronden oder Zahnräder herzustellen sind. Sie zählen zu den ¿Leistungsträgern¿ einer kostengünstigen Massenfertigung von Zulieferteilen.
Die mechanischen und vor allem die schwingungstechnischen Anforderungen an die Konstruktion dieser Maschinen sind in den letzten Jahren enorm gewachsen, wenn man bedenkt, dass Werkzeuge mit einem Gewicht von fast einer Tonne mit 400 Hüben pro Minute bewegt werden. Was diese nüchternen Zahlen wirklich bedeuten, das kann nur nachempfinden, wer schon mal hautnah an der Presse stand ¿ und deren Takt im eigenen Körper gespürt hat.
Der Trend zu großen Werkzeugen ist ungebrochen. Konzentrationsprozesse und Preiskampf in der Zulieferindustrie führen zu steigenden Losgrößen bei erhöhtem Druck auf die Stückkosten. Was früher zwei Pressen in Tandembauweise bei wesentlich höheren Investitions- und Instandhaltungskosten an Teileausstoß schafften, erledigt heute eine Maschine mit entsprechend großem Werkzeug.
Hier wird am Beispiel einer Schnellläufer-Presse der neuesten Generation verdeutlicht, dass den hohen Anforderungen der Zulieferindustrie nur mit einer ganzheitlichen Produktentwicklung entsprochen werden kann. So kam es bei einem Elektromotorenhersteller darauf an, die hohe Pressenleistung über ein ebenso leistungsfähiges Entnahmesystem für Blechpakete weiterzuführen und für die komplexen Folge-Verbundwerkzeuge maximale Standzeiten zu erzielen. Wenn über die Entwicklung von Pressen gesprochen wird, steht die enge Zusammenarbeit dreier Parteien im Mittelpunkt: Pressenbetreiber, Werkzeugbauer und Pressenlieferant. Ein gemischtes Feld mit ebenso unterschiedlichen Kompetenzen und Erfahrungen.
Der Markt für Betreiber von Schnellläufer-Pressen, die E-Motoren-Bleche herstellen, setzt sich zusammen aus Lohnstanzern, die auf die reine Lieferung des Blechpakets spezialisiert sind, aus Lieferanten mit größerer Fertigungstiefe, die mehrere Motorenkomponenten liefern und letztlich aus Motorenbauern, von denen einige bei bestimmten Baureihen die Zulieferfunktion selbst abdecken. Alle Motorenteile müssen absolut kostengünstig hergestellt werden. Motorenhersteller oder Blechpaketlieferanten beauftragen also in der Regel führende Spezialisten für Schneid- und Stanzwerkzeuge mit der Entwicklung anspruchsvoller Werkzeuge: mit Integration möglichst vieler Stanzschritte in ein Werkzeug, mit sehr langer Werkzeugstandzeit, mit komplizierten Stanzmustern zur besseren Werkstoffausnutzung, mit Werkzeugwechsel innerhalb weniger Minuten, mit Integration nachgeschalteter Produktionsschritte (Paketieren, Verdrehen zum Blechdickenausgleich, Stapeln).
Dr. Rainer Nann, geschäftsführender Gesellschafter bei Roos & Kübler in Ebersbach/Fils, einem dieser Spezialisten für Schneid- und Stanzwerkzeuge, formuliert die Anforderungen so: ¿Das Werkzeug wird zum Hightech-Gerät, es wird größer und natürlich auch aufwendiger. Es kostet in Einzelfällen für die Elektromotorenfertigung schon mal rund eine viertel Million Euro. Bei mehreren Werkzeugsätzen erreicht das Investvolumen schnell das Niveau einer Schnellläufer-Presse. Werkzeugbau und Pressentechnologie spielen also auch kommerziell gesehen in der gleichen Liga¿.
Die in Bild dargestellte Schnellläuferpresse ist als Oberantriebs-Doppelständer-Presse mit vierfach wälzgelagerter Exzenterwelle ausgelegt. Aufgrund der für Schnellläuferpressen sehr großen Werkzeugeinbaumaße von 3000 Millimetern, bei einer Tiefe von maximal 1400 Millimetern, erhält der Betreiber mit einer solchen Maschine die Möglichkeit, Stanzteile mit einem Durchmesser bis 800 Millimetern werkstoffsparend ein- oder mehrspurig bei hohen Hubzahlen kostengünstig zu fertigen. Im Mittelpunkt steht die Aufgabe, die Konstruktion, Werkzeugstandzeit und Genauigkeit der Schneidoperation zu optimieren. Im vorliegenden Beispiel galt es, Schwingungen, Stößelkippung und thermischen Verzug gegenüber der früheren Maschinengeneration noch einmal deutlich zu verringern. So wurde für den Pressenkörper ¿ besonders im Hinblick auf die außermittige Belastung bei großen Tischlängen ¿ eine außerordentlich dickwandige und damit steife Konstruktion gewählt.
Die Stößelführung erfolgt über vier Säulen mit jeweils vorgespannten und somit spielfreien Rollkörperführungen, die in Schneidebene und oberhalb des Stößels angeordnet sind. Damit werden horizontale Schwingungen, die bei steigenden Hubzahlen exponentiell zunehmen, gegenüber anderen Führungssystemen stark reduziert. Lange Werkzeugstandzeiten werden außerdem durch die hohe Kippsteifigkeit des Stößels erreicht. Wichtig ist auch die Entscheidung für eine Präzisionslagerung der Exzenterwelle sowie einen großen Abstand beider Pleuel, durch den die Stößelkippung bei außermittiger Werkzeugbelastung ebenfalls minimiert wird.
Mit Fokus auf Werkzeugverschleiß und Teilegenauigkeit ist der Thermoausgleich über den gesamten Pressenkörper von Interesse, der über den temperaturgesteuerten Ölkreislauf (Kopfstück, Ständer, Pressentisch) erreicht wird. Über eine deutliche Abnahme der Wärmedehnung ermöglicht die Presse somit eine konstante Eintauchtiefe des Stößels. Erste Erfahrungen mit der neuen Pressengeneration zeigen: Die Standzeiten liegen deutlich über den langjährigen Durchschnittswerten.
Des Weiteren wurde alles unternommen, um die Entstehung von Schwingungen zu minimieren. So sollte man Anbauaggregate wie den Hauptantrieb vor den derzeit noch unvermeidbaren Stanzschwingungen schützen, wenn eine hohe Lebensdauer und lange störungsfreie Intervalle dieser Aggregate angestrebt werden. Deshalb wird der Gleichstrommotor über Schwingungselemente auf der Motorkonsole abgefedert, während die Riemenscheibe separat gelagert ist. Mit einer flexiblen Kupplung zwischen Hauptmotorwelle und Riemenscheibe wird der Hauptantrieb auch von Schwingungen, die von der Presse über die Antriebsriemen weitergegeben werden, entkoppelt. Daraus resultiert ein optimaler Schwingungsschutz.
Bei der beschriebenen Schnellläuferpresse sichert die Stapeleinheit zunächst den kontinuierlichen Lauf der Presse bei voller Leistung, während mit der Verdreheinrichtung ein zuverlässiger Blechdickenausgleich erzielt wird. Darüber hinaus können Blechpakete für Motoren mit Spiralschrägung erzeugt werden, wodurch die Einsatzbandbreite der gesamten Maschine erheblich zunimmt. Es handelt sich hierbei um eine elegante und zugleich einfache Konstruktion, die komplett im Pressentisch untergebracht ist und optional verfahrbar ausgeführt werden kann. Falls die Presse mit anderen Stanzoperationen belegt wird, für die man beispielsweise traditionelle Stapelkanäle benötigt, ist der Raum unter dem Pressentisch nach wenigen Handgriffen wieder frei.
Natürlich sind solche Schnellläufer-Pressen nicht nur für anspruchsvolle Fertigungsaufgaben in der Elektromotorenindustrie geeignet, sondern haben generell ein breites Anwendungsspektrum beim schnellen Verarbeiten von Bandmaterial. Als Fazit bleibt festzustellen, dass angesichts der Herausbildung von Zulieferern mit globaler Liefer- und Fertigungskompetenz vom Pressenbauer künftig mehr wirtschaftliche Lösungen im Sinne ganzheitlicher Anlagenkonzeptionen sowie weltweit verfügbarer Serviceleistungen erwartet werden. An produktiven Allianzen mit Werkzeugbauern und Anwendern führt dabei kein Weg vorbei.
Dieter Capelle

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